Mo le tele o tausaga, o saienitisi mai le lalolagi atoa o loʻo faia ni mea se lua - faʻavae ma faʻaleleia. Ma o nisi taimi e le o manino po o fea e sili atu ona faigata. Ave, mo se faʻataʻitaʻiga, LED masani, lea e foliga mai e matua faigofie ma masani ia i tatou tatou te le gauai atu ia i latou. Ae afai e te faʻaopoopoina ni nai faʻafiafiaga, se pine o polaritons ma tungsten disulfide e tofo, o le a le toe faʻaogaina le LED. O nei faaupuga fa'aletonu uma o igoa ia o vaega e matua le masani ai, o le tu'ufa'atasiga na mafai ai e saienitisi mai le Kolisi a le Aai o Niu Ioka ona fausia se faiga fou e mafai ai ona fa'asalalau fa'amatalaga vave e fa'aaoga ai le malamalama. O lenei atinaʻe o le a fesoasoani e faʻaleleia tekinolosi Li-Fi. O a mea saʻo o le tekonolosi fou na faʻaaogaina, o le a le fua mo lenei "mea" ma o le a le faʻaogaina lelei o le LED exciton-polariton fou? O le lipoti a saienitisi o le a taʻu mai ia i tatou lenei mea. Alu.
Fa'avae ole su'esu'ega
Afai tatou te faʻafaigofie mea uma i lalo i le upu e tasi, o lona uiga o lenei tekinolosi e mama ma mea uma e fesoʻotaʻi ma ia. Muamua, polaritons, lea e tulaʻi mai pe a fegalegaleai photons ma faʻafiafiaga o le ala (phonons, excitons, plasmons, magnons, ma isi). Lona lua, o excitons o faʻamalosi eletise i totonu o se dielectric, semiconductor poʻo uʻamea e faimalaga i le tioata atoa ma e le o fesoʻotaʻi ma le fesiitaiga o le eletise ma le mamafa.
E taua le maitauina o nei quasiparticles e fiafia tele i le malulu, i.e. O la latou gaioiga e mafai ona matauina i na o le maualalo o le vevela, lea e matua faʻatapulaaina ai lo latou faʻaogaina. Ae o le taimi muamua lena. I lenei galuega, na mafai ai e saienitisi ona manumalo i le tapulaa o le vevela ma faʻaaogaina i le vevela o le potu.
O le uiga autu o polaritons o le mafai lea ona fusifusia photons i le tasi ma le isi. Photons fetoʻai ma rubidium atoms maua le mamafa. I le faagasologa o fetoaiga faifaipea, o le photon e fiti le tasi i le isi, ae i se tulaga e seasea faia ai paga ma tolu, ae leiloa le vaega atomika o loʻo faʻatusalia e le rubidium atom.
Ae ina ia faia se mea ma le malamalama, e tatau ona e pu'eina. Mo lenei mea, e manaʻomia se resonator opitika, o se seti o elemene faʻaalia e fausia ai se galu o le malamalama.
I lenei suʻesuʻega, o le matafaioi pito sili ona taua o loʻo faia e quasiparticle e sili atu ona le masani ai - exciton-polaritons, lea e faia ona o le soʻotaga malosi o excitons ma photons o loʻo puʻeina i totonu o se pu.
Peitaʻi, e lē lava lea, auā e manaʻomia se faavae faaletino. Ma o ai e sili atu nai lo le suiga metal dichalcogenide (TMD) o le a faia lenei matafaioi? E sili atu le saʻo, o le WS2 (tungsten disulfide) monolayer na faʻaaogaina e avea ma mea faʻapipiʻi, lea o loʻo i ai le malosi e faʻamalosia ai le malosi, lea na avea ma se tasi o taʻiala autu mo le filifilia o mea faʻavae.
O le tuʻufaʻatasia o elemene uma o loʻo faʻamatalaina i luga na mafai ai ona fatuina se LED polariton eletise e faʻaogaina i le vevela o le potu.
Ina ia iloa lenei masini, o se monolayer o le WS2 ua sanuisi i le va manifinifi hexagonal boron nitride (hBN) pa alalaupapa ma graphene layers galue e pei o electrodes.
Iʻuga o suʻesuʻega
WS2, o se u'amea fesuia'i dichalcogenide, ose anoano manifinifi van der Waals (vdW) mea. O lenei mea e tautala i lona eletise tulaga ese, opitika, masini ma mea vevela.
Faʻatasi ma isi mea vdW, e pei o le graphene (e pei o se taʻavale) ma le hexagonal boron nitride (hBN, e pei o se insulator), o se vaega atoa o masini semiconductor pulea eletise, lea e aofia ai LED, e mafai ona iloa. O tuʻufaʻatasiga tutusa o mea van der Waals ma polariton ua uma ona faʻaalia muamua, e pei ona faʻaalia manino e le au suʻesuʻe. Ae ui i lea, i galuega talu ai, o faiga na maua e lavelave ma le atoatoa, ma e leʻi faʻaalia ai le gafatia atoatoa o vaega taʻitasi.
O se tasi o manatu na musuia e tagata muamua o le faʻaaogaina lea o se faʻavae meafaitino e lua. I lenei tulaga, e mafai ona iloa masini i atomically manifinifi emissive layers, lea e mafai ona tuufaatasia ma isi mea vdW galue e pei o fesootaiga (graphene) ma tunnel pa (hBN). E le gata i lea, o ia mea e lua-dimensionality e mafai ai ona tuʻufaʻatasia LED polariton ma mea vdW o loʻo i ai mea faʻamaneta e le masani ai, malosi superconductivity ma / poʻo le faʻafeiloaʻi topological le masani. O se taunuuga o sea tuufaatasiga, e mafai ona maua se ituaiga fou o masini, o meatotino e mafai ona matua le masani ai. Ae, e pei ona fai mai saienitisi, o se autu lea mo se isi suʻesuʻega.
Ata #1
I le ata 1 o lo'o fa'aalia ai se fa'ata'ita'iga e tolu-dimensional o se masini e pei o se keke keke. O le fa'ata pito i luga o le resonator opitika o se vaega o le siliva, ma le fa'ata pito i lalo o se 12-vaega tufatufaina. Bragg reflector*. O lo'o iai le sone tunnel.
Fa'asoa Bragg reflector* - o se fausaga o le tele o laulau e sui ai i lea taimi ma lea taimi le faasino igoa o le meafaitino i luga ole laiga.
O le sone tunnel e aofia ai se vdW heterostructure e aofia ai le WS2 monolayer (malamalama emitter), vaega manifinifi o le hBN i itu uma e lua o le monolayer (tunnel pa) ma graphene (eletise manino mo le faailoaina electrons ma pu).
E lua isi vaega o le WS2 na faʻaopoopoina e faʻateleina ai le malosi atoa o le oscillator ma o lea e maua ai le vaeluaga Rabi sili atu o le polarison states.
O le faʻaogaina o le resonator e faʻafetaui e ala i le suia o le mafiafia o le PMMA layer (polymethyl methacrylate, i.e. plexiglass).
Image Image 1b O se ata lenei o se vdW heterostructure i luga o se faʻataʻitaʻiga Bragg tufatufaina. Ona o le maualuga o le atagia o le tufatufaina atu o le Bragg reflector, o le pito i lalo, o le sone tunnel i le ata o loʻo i ai se faʻatusatusaga maualalo tele, e mafua ai na o le pito i luga o le mafiafia hBN o loʻo matauina.
Ata 1s o le ata vdW sone o le heterostructure i le geometry tunnel i lalo o se'esega. Electroluminescence (EL) o loʻo matauina i luga aʻe o le voltage paepae pe a suia le maualuga o le Fermi o le pito i luga (lalo) graphene i luga (lalo) le faʻaulu (valence) band o le WS2, faʻatagaina se eletise (pu) e tuʻu i totonu o le faʻaulu (valence) vaega ole WS2. O lenei mea e maua ai tulaga lelei mo le faʻavaeina o mea faʻamalosi i le WS2 layer faʻatasi ai ma le toe faʻaogaina o le eletise (radiative) faʻasolosolo.
E le pei o pn junction light emitters, lea e manaʻomia le doping e faʻagaioia ai, EL mai masini tunnel e faʻalagolago lava i le alavai o loʻo i ai nei, aloese mai le gau o mata ma soʻo se suiga i le tetee e mafua mai i suiga o le vevela. I le taimi lava e tasi, o le fausaga o le alalaupapa e mafai ai ona sili atu le tele o faʻasalalauga faʻatusatusa i masini dichalcogenide e faʻavae i luga o pn junctions.
Image Image 1d fa'aalia uiga fa'aeletise o le tunneling current density (J) e fai ma galuega o le fa'aituau voltage (V) i le va o graphene electrodes. O le faʻateleina o le taimi nei mo voltage lelei ma le leaga o loʻo faʻaalia ai le tupu mai o le tunneling i le taimi nei e ala i le fausaga. I le mafiafia sili ona lelei o le hBN layers (~ 2 nm), o loʻo matauina ai le faʻaogaina o le taimi nei ma le faʻateleina o le olaga atoa o ave faʻapipiʻi mo le toe tuʻufaʻatasia.
Aʻo leʻi faia le suʻega electroluminescence, o le masini na faʻaalia e ala i le faʻaogaina o le malamalama paʻepaʻe paʻepaʻe e faʻamaonia ai le i ai o le sogasoga malosi.
Ata #2
I le ata 2 O lo'o fa'aalia le fa'ata'ita'iga o fa'ata'ita'iga fa'ata'oto mai le vaega malosi o le masini, e fa'aalia ai amioga e tetee atu i le sopoia. Photoluminescence (PL) sa matauina foi i lalo o le le-resonant excitation (460 nm), o loʻo faʻaalia ai le malosi o le faʻaosoina mai le lala pito i lalo o le polariton ma le vaivai o le faʻaogaina mai le pito i luga o le lala o le polariton (2b).
i 2s faʻaalia le taʻapeʻapeina o le electroluminescence polariton i se fua faatatau tui o 0.1 μA / μm2. O le vaevaega o le Rabi ma le fa'a'ese'ese o le lua na maua e ala i le fa'apipi'iina o faiga oscillator (laina pa'epa'e mafiafia ma va'ava'ai) i le su'ega EL e ～33 meV ma ～-13 meV, i le faasologa. O le fa'amavaeina o le lua o lo'o fa'amatalaina o le δ = Ec − Ex, lea o le Ex o le malosi o le exciton ma o le Ec o lo'o fa'aalia ai le malosi o le photon i totonu o le va'alele zero-momentum. Fa'atonuga 2d O se tipi lea i itu eseese mai le faʻasalalau electroluminescent. O iinei, o le faʻasalalauina o le pito i luga ma lalo o le polariton modes faʻatasi ai ma le anticrossing o loʻo tupu i totonu o le sone resonance exciton o loʻo manino ona iloa.
Ata #3
A'o fa'atupula'ia le fa'aogaina o le alavai, fa'ateleina le malosi atoa o le EL. Ole vaivai ole EL mai polaritons o lo'o va'aia latalata ile sifi fa'ailoga (3), a'o i ai i se suiga tele i luga a'e o le faitoto'a, e fa'amanino le fa'aosoina o polariton (3b).
I le ata 3s o lo'o fa'aalia ai se fa'ailoga polar ole malosi ole EL e fai ma fa'atinoga ole tulimanu, e fa'aalia ai le vaapiapi o le fa'avevelaina o le ±15°. O le mamanu fa'avevela e tumau pea e le suia mo le la'ititi la'ititi (lanu lanumeamata) ma le maualuga (lanu moli) fa'aoso i le taimi nei. luga 3d o lo'o fa'aalia ai le malosi fa'atasi mo alavai fe'avea'i eseese, lea, e pei ona va'aia i le kalafi, e fai si laina. O le mea lea, o le faʻateleina o le taimi nei i tau maualuga e mafai ona taʻitaʻia ai le faʻasalalauina manuia o polaritons i luga o le lala pito i lalo ma fatuina ai se mamanu faʻasolosolo vaapiapi ona o le gaosiga o le polariton. Ae ui i lea, i lenei faʻataʻitaʻiga e leʻi mafai ona ausia lenei mea ona o le tapulaʻa e fesoʻotaʻi ma le malepelepe dielectric o le pa puipui o le hBN.
I luga togitogi mumu 3d fa'aali fua o se isi fa'ailoga - fafo quantum efficiency*.
Quantum efficiency* - o le fua faatatau o le numera o photons, o le absorption lea na mafua ai le fausia o quasiparticles, i le aofaiga atoa o photons mitiia.
E fa'atusaina le fa'aogaina o le quantum e fa'atusa i isi fa'ata'ita'iga polariton (fa'avae i mea fa'aola, carbon tubes, etc.). E taua le matauina o le masini o loʻo suʻesuʻeina o le mafiafia o le moli-emitting layer e na o le 0.7 nm, ae i isi masini e sili atu le maualuga. E le natia e saienitisi le mea moni e le sili atu le maualuga o le faʻaogaina o la latou masini, ae e mafai ona faʻateleina e ala i le tuʻuina o se numera tele o monolayers i totonu o le sone tunnel, vavae ese e ni mea manifinifi o le hBN.
Na faʻataʻitaʻiina foi e le au suʻesuʻe le aʻafiaga o le resonator detuning i le polariton EL e ala i le faia o se isi masini, ae faʻatasi ai ma se faʻamalosi malosi (-43 meV).
Ata #4
I le ata 4 EL spectra faʻatasi ai ma le faʻaogaina o sea masini o loʻo faʻaalia i le maualuga o le taimi nei o le 0.2 μA / μm2. Ona o le malosi o le detuning, o le masini o loʻo faʻaalia ai le faʻaalia o le fagu i le EL ma le maualuga o le faʻaosoina e tupu i se tulimanu tele. Ua fa'amaonia atili lea i le ata 4b, pe a fa'atusaina kalafi polar o lenei masini ma le muamua (2s).
Mo se faʻamatalaga auiliili o le nuances o le suʻesuʻega, ou te fautuaina le vaʻai i .
Epilogue
O le mea lea, o faʻamatalaga uma ma fuataga o loʻo faʻamatalaina i luga e faʻamaonia ai le i ai o le polariton electroluminescence i se vdW heterostructure ua fausia i totonu o se microcavity optical. O le fausaga o le alalaupapa o le masini o loʻo suʻesuʻeina e faʻamautinoa ai le faʻaofiina o electrons / pu ma recombination i le WS2 monolayer, lea e avea o se moli moli. E taua tele le faʻaogaina o le masini o le masini e le manaʻomia ai le faʻafefiloi o vaega, lea e faʻaitiitia ai le gau ma suiga eseese o le vevela.
Na maua o le EL e maualuga le faʻatonuina ona o le faʻasalalauina o le resonator. O le mea lea, o le faʻaleleia o le tulaga lelei o le cavity ma le maualuga o le tuʻuina atu o le taimi nei o le a faʻaleleia atili ai le lelei o le microcavity LEDs, faʻapea foʻi ma le faʻaogaina o le microcavity polaritons ma le laser photonic.
O lenei galuega ua toe faʻamaonia ai o le fesuiaiga o metal dichalcogenides e iai mea faʻapitoa faʻapitoa ma le tele o faʻaoga.
O ia su'esu'ega ma mea fou fou e mafai ona matua fa'aaafia ai le atina'eina ma le fa'asalalauina o fa'amatalaga fa'amatalaga tekonolosi e fa'aaoga ai LED ma moli lava ia. O ia tekinolosi i le lumanaʻi e aofia ai le Li-Fi, lea e mafai ona maua ai le saoasaoa maualuga atu nai lo le Wi-Fi o loʻo avanoa nei.
Faafetai mo le faitau, nofo fiailoa ma ia manuia le vaiaso tama! 🙂
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